如何使用两个堆栈实现队列?

假设我们有两个堆栈，没有其他临时变量。

是否有可能“构造”一个队列数据结构只使用两个堆栈?

当前回答

虽然你会得到很多与实现两个堆栈的队列相关的帖子: 1. 要么使enQueue进程的开销大大增加 2. 或者通过增加deQueue进程的开销

https://www.geeksforgeeks.org/queue-using-stacks/

我从上面的帖子中发现的一个重要方法是只使用堆栈数据结构和递归调用堆栈来构造队列。

虽然有人可能会说，从字面上看，这仍然是使用两个堆栈，但理想情况下，这只使用一个堆栈数据结构。

下面是问题的解释:

Declare a single stack for enQueuing and deQueing the data and push the data into the stack. while deQueueing have a base condition where the element of the stack is poped when the size of the stack is 1. This will ensure that there is no stack overflow during the deQueue recursion. While deQueueing first pop the data from the top of the stack. Ideally this element will be the element which is present at the top of the stack. Now once this is done, recursively call the deQueue function and then push the element popped above back into the stack.

代码如下所示:

if (s1.isEmpty())
System.out.println("The Queue is empty");
        else if (s1.size() == 1)
            return s1.pop();
        else {
            int x = s1.pop();
            int result = deQueue();
            s1.push(x);
            return result;

通过这种方式，您可以使用单个堆栈数据结构和递归调用堆栈创建队列。

2018-05-27 03:02:42

其他回答

您甚至可以只使用一个堆栈模拟一个队列。第二个(临时)堆栈可以通过对insert方法的递归调用的调用堆栈来模拟。

在队列中插入新元素时，原理保持不变:

您需要将元素从一个堆栈转移到另一个临时堆栈，以反转它们的顺序。然后将要插入的新元素推入临时堆栈然后将元素转移回原始堆栈新元素将在堆栈的底部，而最老的元素在顶部(第一个被弹出)

一个Queue类只使用一个Stack，如下所示:

public class SimulatedQueue<E> {
    private java.util.Stack<E> stack = new java.util.Stack<E>();

    public void insert(E elem) {
        if (!stack.empty()) {
            E topElem = stack.pop();
            insert(elem);
            stack.push(topElem);
        }
        else
            stack.push(elem);
    }

    public E remove() {
        return stack.pop();
    }
}

2008-09-16 20:58:59

下面是使用ES6语法的javascript语言解决方案。

Stack.js

//stack using array
class Stack {
  constructor() {
    this.data = [];
  }

  push(data) {
    this.data.push(data);
  }

  pop() {
    return this.data.pop();
  }

  peek() {
    return this.data[this.data.length - 1];
  }

  size(){
    return this.data.length;
  }
}

export { Stack };

QueueUsingTwoStacks.js

import { Stack } from "./Stack";

class QueueUsingTwoStacks {
  constructor() {
    this.stack1 = new Stack();
    this.stack2 = new Stack();
  }

  enqueue(data) {
    this.stack1.push(data);
  }

  dequeue() {
    //if both stacks are empty, return undefined
    if (this.stack1.size() === 0 && this.stack2.size() === 0)
      return undefined;

    //if stack2 is empty, pop all elements from stack1 to stack2 till stack1 is empty
    if (this.stack2.size() === 0) {
      while (this.stack1.size() !== 0) {
        this.stack2.push(this.stack1.pop());
      }
    }

    //pop and return the element from stack 2
    return this.stack2.pop();
  }
}

export { QueueUsingTwoStacks };

用法如下:

index.js

import { StackUsingTwoQueues } from './StackUsingTwoQueues';

let que = new QueueUsingTwoStacks();
que.enqueue("A");
que.enqueue("B");
que.enqueue("C");

console.log(que.dequeue());  //output: "A"

2019-01-20 08:09:09

我将在Go中回答这个问题，因为Go在其标准库中没有丰富的集合。

由于堆栈真的很容易实现，我想我应该尝试使用两个堆栈来完成一个双端队列。为了更好地理解我是如何得到我的答案的，我将实现分为两部分，第一部分希望更容易理解，但它是不完整的。

type IntQueue struct {
    front       []int
    back        []int
}

func (q *IntQueue) PushFront(v int) {
    q.front = append(q.front, v)
}

func (q *IntQueue) Front() int {
    if len(q.front) > 0 {
        return q.front[len(q.front)-1]
    } else {
        return q.back[0]
    }
}

func (q *IntQueue) PopFront() {
    if len(q.front) > 0 {
        q.front = q.front[:len(q.front)-1]
    } else {
        q.back = q.back[1:]
    }
}

func (q *IntQueue) PushBack(v int) {
    q.back = append(q.back, v)
}

func (q *IntQueue) Back() int {
    if len(q.back) > 0 {
        return q.back[len(q.back)-1]
    } else {
        return q.front[0]
    }
}

func (q *IntQueue) PopBack() {
    if len(q.back) > 0 {
        q.back = q.back[:len(q.back)-1]
    } else {
        q.front = q.front[1:]
    }
}

它基本上是两个堆栈，我们允许堆栈的底部相互操纵。我还使用了STL命名约定，其中堆栈的传统push、pop、peek操作都有一个front/back前缀，无论它们是指队列的前面还是后面。

上面代码的问题是它没有非常有效地使用内存。事实上，它会不断增长，直到空间耗尽。这太糟糕了。解决这个问题的方法是尽可能重用堆栈空间的底部。我们必须引入一个偏移量来跟踪这一点，因为围棋中的切片一旦收缩就不能在前面生长。

type IntQueue struct {
    front       []int
    frontOffset int
    back        []int
    backOffset  int
}

func (q *IntQueue) PushFront(v int) {
    if q.backOffset > 0 {
        i := q.backOffset - 1
        q.back[i] = v
        q.backOffset = i
    } else {
        q.front = append(q.front, v)
    }
}

func (q *IntQueue) Front() int {
    if len(q.front) > 0 {
        return q.front[len(q.front)-1]
    } else {
        return q.back[q.backOffset]
    }
}

func (q *IntQueue) PopFront() {
    if len(q.front) > 0 {
        q.front = q.front[:len(q.front)-1]
    } else {
        if len(q.back) > 0 {
            q.backOffset++
        } else {
            panic("Cannot pop front of empty queue.")
        }
    }
}

func (q *IntQueue) PushBack(v int) {
    if q.frontOffset > 0 {
        i := q.frontOffset - 1
        q.front[i] = v
        q.frontOffset = i
    } else {
        q.back = append(q.back, v)
    }
}

func (q *IntQueue) Back() int {
    if len(q.back) > 0 {
        return q.back[len(q.back)-1]
    } else {
        return q.front[q.frontOffset]
    }
}

func (q *IntQueue) PopBack() {
    if len(q.back) > 0 {
        q.back = q.back[:len(q.back)-1]
    } else {
        if len(q.front) > 0 {
            q.frontOffset++
        } else {
            panic("Cannot pop back of empty queue.")
        }
    }
}

有很多小函数，但6个函数中有3个只是另一个的镜像。

2016-05-22 16:08:49

这是我的解决方案在Java使用链表。

class queue<T>{
    static class Node<T>{
        private T data;
        private Node<T> next;
        Node(T data){
            this.data = data;
            next = null;
        }
    }
    Node firstTop;
    Node secondTop;
    
    void push(T data){
        Node temp = new Node(data);
        temp.next = firstTop;
        firstTop = temp;
    }
    
    void pop(){
        if(firstTop == null){
            return;
        }
        Node temp = firstTop;
        while(temp != null){
            Node temp1 = new Node(temp.data);
            temp1.next = secondTop;
            secondTop = temp1;
            temp = temp.next;
        }
        secondTop = secondTop.next;
        firstTop = null;
        while(secondTop != null){
            Node temp3 = new Node(secondTop.data);
            temp3.next = firstTop;
            firstTop = temp3;
            secondTop = secondTop.next;
        }
    }
    
}

注意:在这种情况下，弹出操作非常耗时。因此，我不建议使用两个堆栈创建队列。

2017-09-24 13:32:41